媒体报道

《广州日报》:脑机交互 靠这神奇接口

2025年人工智能核心产业规模要突破1500亿元 将成广东重要引擎

时间:2018-09-07  来源: 文本大小:【 |  | 】  【打印

 

  2018年7月10日,香港会展中心,全球首个获得“公民身份”的机器人索菲娅亮相主舞台 

 

脑控轮椅

 

脑机结合 

  2025年,人工智能核心产业规模要突破1500亿元,人工智能带动相关产业规模达1.8万亿元;到2030年,人工智能产业发展进入全球价值链高端环节……这些数据和时间节点出自新近发布的《广东省新一代人工智能发展规划》(以下简称《规划》)。根据规划,人工智能产业将成为引领国家科技产业创新中心和粤港澳大湾区建设的重要引擎。粤港澳大湾区人工智能创新基础扎实,聚集了一批高校基础科研平台和企业的智能研究室。广州日报全媒体记者近日分别走入广州、深圳、珠海三个城市的重点实验室,揭开这些高精端研究的神秘面纱。

  广东人工智能核心产业占全国1/3

  坐在屏幕前,不动手、不动嘴,无需任何肢体动作,只需盯着屏幕上的键盘,动用意念,就能随心所欲地掌控电脑打字或者看网页。这很像动脑不动手的“超能力者”吧?到这个实验室就可以让你做一回“超能力者”。其实,这种超能力是所谓脑机接口机器赋予的,而这套设备就位于华南理工大学广州市脑机交互关键技术及应用重点实验室里。通过采集分析实验者的脑电波,实现了“脑控输入法”,也就是上面提到的动用意念打字。

  华南理工大学的脑机交互实验室体现了扎实的大湾区人工智能创新基础。此外,大湾区内还有中山大学多媒体实验室和人机互联实验室等一批高校基础科研平台,以及腾讯人工智能实验室、华为诺亚方舟实验室等企业深度研发平台,拥有广州和深圳2家国家超级计算中心。

  《规划》显示,2017年,广东人工智能核心产业规模约260亿元,约占全国1/3,带动机器人及智能装备等相关产业规模超2000亿元,人工智能核心产业及相关产业规模均居全国前列。

  根据《规划》,到2025年,广东人工智能基础理论取得重大突破,建成30个以上人工智能重点实验室、新型研发机构、工程(技术)研究开发中心、企业技术中心和应用中心(其中国家级研发机构10个以上),打造10个以上人工智能相关产业技术创新联盟,建设4个以上人工智能智库,力争将广东打造成为国内人工智能创新和应用高地。

  神奇的脑机接口

  2017年8月23日~27日,2017世界机器人大会在北京举行,全球140余家知名机器人企业和研究机构参会。华南理工大学脑机接口与脑信息处理研究中心团队凭借“多模态脑机接口轮椅控制系统”和“脑机接口意识检测系统”项目的优异表现,在清华大学、浙江大学、上海交通大学、中国医学科学院等20余支参赛队伍中脱颖而出,获得BCI脑控机器人大赛唯一的一等奖。“脑-机接口是神经科学和工程技术学科交叉产生的一项具有深远意义的技术,其在医疗康复、养老助残、军事等领域有广泛的应用前景,脑-机接口也被本届世界机器人大会发布为机器人领域十大发展方向之一。”团队负责人李远清教授介绍说。

  华南理工大学广州市脑机交互关键技术及应用重点实验室,主任是脑机接口领域知名学者李远清教授,他同时也是自动化科学与工程学院院长,国家杰出青年基金获得者,教育部长江学者特聘教授,IEEE Fellow。团队成员包括多位教授和60多位研究生。主要研究方向包括信号处理、机器学习与模式识别基础理论研究、脑信号分析的算法研究、脑机接口等。团队在2014年申请了广州市脑机交互关键技术及应用重点实验室,并获批成立。建立了脑机接口研发平台及多个脑机接口系统,包括脑控轮椅,脑控护理床、脑控电视、脑控电灯等。

  位于华南理工大学自动化科学与工程学院的脑机接口实验室里摆放着几台轮椅和护理床。这些看起来普通的医护设备一旦与脑机接口发生关联就会发生不可思议的效果。

  脑机接口是在人或动物大脑与外部设备间建立起直接信息通路,其大致原理是:系统采集用户的脑信号(如脑电波),并将脑信号输入计算机进行实时处理,挖掘出反映人脑意图的信息,进一步将这些信息变成控制指令,来实时控制外部设备。外部设备的控制效果又反馈给用户,用户可以依据这个反馈来调整脑控制策略,进一步提高控制效率。通过脑机接口,人脑可以直接控制外部设备。在这个过程中,人脑起到“指挥官”作用,而发出的“命令”隐含在脑信号中,由计算机将其解读出来。

  脑机接口与脑机交互技术可以实现很多神奇的功能,例如李远清教授带领的脑机接口团队通过脑机接口系统,实现了部分意识障碍病人(也就是大家平常说的“植物人”)跟外界进行交流,实现了这类病人脑功能意识的检测,大大提高检测的精度。另外李教授团队还针对高位截瘫无法自理的残疾人士研制出的脑控轮椅可以根据脑信号控制轮椅,实现左转、右转、加速、减速、启动、停止等动作,同时结合自动导航系统,在复杂环境中可以自动规划一条能够绕过障碍物的行驶线路,并到达目标位置。

  脑机混合智能 未来重要研究方向

  实验室成员俞祝良教授告诉记者如何准确捕捉极微弱的脑电信号,进行提取、分析和解读都是极具挑战性的问题。为了进一步提升脑机交互性能,并将脑机交互应用到残疾人康复中去。实验室在脑机交互,尤其是脑机混合智能等方面进行了深入研究。实验室今年获批的国家自然科学基金重点项目是“基于在线学习与评估的智能脑机共享控制技术与康复应用研究”。该项目为解决残疾人脑控信号质量低的问题,采用视觉、听觉及触觉等多类型神经反馈技术来最大程度激发患者的脑响应信号;同时研究多模态脑机交互技术来获得更加丰富、稳定的人机交互指令。开发基于智能脑机共享控制的外骨骼机器人及上肢康复机器人,实现残疾人运动辅助和康复应用。

  俞祝良教授表示,残疾人的运动功能辅助和康复训练是一个非常重要的脑机交互应用问题。同时,实验室今后一个重要的研究方向是结合机器智能和人脑智能技术,实现脑机混合智能,最大程度发挥机器智能和人脑智能的长处,克服各自的不足之处。脑机混合智能也是未来人工智能发展的一个重要方向之一。

  深圳先进院:

  基础算法研究和前沿应用并驾齐驱

  人工智能作为互联网产业之后的又一个新兴热点,无论科技界还是产业界,都拿出了最具想象力的词汇与最美好的期待,深圳作为国内高新技术产业重镇,也在努力迎合人工智能浪潮。

  中国科学院深圳先进技术研究院是2006年由中国科学院、深圳市人民政府及香港中文大学友好协商,在深圳市共同建立起来的科研机构,经过12年发展,先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统。如今在中国科学院深圳先进技术研究院已经形成了一系列的人工智能实验室,组成一个人工智能研究矩阵,在深度拓展人工智能的基础研究和应用。

  我国著名的人工智能企业商汤科技的创始人汤晓鸥博士(麻省理工学院博士、香港中文大学信息工程系系主任),还有一个身份是中国科学院深圳先进技术研究院副院长,他在深圳布下了一个积极推进人工智能基础研究的阵地。深圳先进院集成所多媒体集成技术研究中心的负责人告诉记者,他们在人工智能底层研究的“算法”领域,率先提出“轨迹卷积特征TDD”,在一些视频数据集取得领先的识别率,领先国际顶尖的牛津、谷歌、斯坦福、脸谱等课题组当时的结果。如今他们开发的“运动向量卷积神经网络”将处理速度提升40倍。该团队在CVPR、ICCV、IJCV等国际顶级视觉会议和期刊上发表20多篇论文,是全世界在行为识别领域发表顶级论文最多的团队之一。

  在深圳先进院医工所,医学人工智能研究中心主任兼劳特伯生物医学成像研究中心副主任梁栋告诉记者,他们的其中一个研究领域,是将人工智能技术引入医学影像链条的前端,实现智能化扫描和成像,从而提供高质量的图像帮助医生进行分析和识别,这是当前人工智能技术在医学影像领域的一个重要应用。他说:“在基于人工智能的医学成像领域,我们已与世界同类科研机构处在并驾齐驱的位置上。世界一流的人工智能技术必将帮助我们从GE、西门子、飞利浦这些老牌跨国巨头长期垄断的专业市场中分一杯羹。”

  珠海中德人工智能研究院:

  中德总理见证成立人工智能研究院

  珠海四维时代网络科技有限公司是由从德国、法国国家级人工智能实验室的高级研究员创立的海外留学人员企业,专注于三维数字化重建、数字化虚拟展示技术与服务的高科技企业。四维时代发展至今,已经在数字化三维重建领域取得了多项突破性进展,对于小型物体的三维数字化过程可以做到全自动化无需人工干预。更具有国际上首创的微观三维数字化精细扫描技术,在软件的算法方面具有国际领先的地位。公司自主研发的全自动三维数字化算法可以在微观的层面上进行三维数字化,自动化建模精度达到微米级别,比传统的三维建模方式在效率上提高了200倍以上。

  “只需要上传几张照片就可以在四维时代的平台上自动生成一个三维模型,简单快速地实现对现实世界物体的3D克隆,让每一个人都可以零距离欣赏3D数据以及创造3D数据,并结合3D打印技术进行3D复制。”

  “只需要用手指在屏幕上滑动线条,就可以自动检索和匹配出与线条相一致的三维图像,开拓了一种图像数据检索的全新人机交互方式。”

  “应用机器学习和人工智能算法,将图形自动转化为声音,进而实现反向推导可以解码和加密声音与图像。”这些新奇的人工智能技术,都可在珠海中德人工智能研究院展厅里亲眼看见。

  而这个研究院,是去年在中德总理见证下签约成立的。2017年6月1日,中德双方在德国柏林总理府,共同签署了《中德人工智能研究院建设合作协议》,在中德两国总理见证下正式签约,作为中德政府间科技创新的重点国际科技合作项目,纳入中德政府积极推动的科技合作专题。同时,四维时代引进德国人工智能研究中心,共同合作成立中德人工智能研究院。

  该中德人工智能研究院目前有中德专家团队成员约200人,团队成员均是来自德国中心以及四维时代的高级研究员。中德研究院未来将为人工智能技术在工业智能制造、计算机视觉、自动驾驶、精准医疗等方面提供更多的技术转换成果和合作开发项目,促进中德合作开发人工智能及计算视觉技术的发展,并深入结合目前人工智能发展的历史性机遇,将德国优秀技术成果用于工业产业技术发展,促进区域间的优势产业及经济增长,以及树立中德合作新典范,打造人工智能的技术高地。

  四维时代创始人崔岩博士介绍,中德人工智能研究院将聚焦于人工智能领域,尤其是计算机视觉领域的技术转化与行业应用。以人工智能视觉技术为依托,以工业视觉技术为主导,带动工业检测技术、传感技术、动力系统、控制系统、机械臂操作引导以及精准定位与捕捉等技术的自主创造与开发,实现工业4.0和智能化工业体系的产业升级。“我们计划用人工智能计算机视觉技术,将微观三维数字化技术与工业制造业相结合,建立机器人智能感知系统。这套感知建模技术能够结合双目摄像头对生产线产品进行微米级建模和检测,引导机器手臂进行抛光、喷涂、外壳平整等多项作业,同时能够应用于细小物体的抓取与分拣,为工业自动化提供技术支持。目前该项目已经与国内龙头工业企业珠海格力电器及芜湖埃夫特机器人建立了稳定长期的合作关系”。  

  《广州日报》2018年9月7日A9版报道:http://gzdaily.dayoo.com/h5/html5/2018-09/07/content_99406_542293.htm